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WO2015193054A1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

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Publication number
WO2015193054A1
WO2015193054A1 PCT/EP2015/061212 EP2015061212W WO2015193054A1 WO 2015193054 A1 WO2015193054 A1 WO 2015193054A1 EP 2015061212 W EP2015061212 W EP 2015061212W WO 2015193054 A1 WO2015193054 A1 WO 2015193054A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drive
coupling
shaft
motor
machine tool
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/061212
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Seebauer
Original Assignee
C. & E. Fein Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by C. & E. Fein Gmbh filed Critical C. & E. Fein Gmbh
Publication of WO2015193054A1 publication Critical patent/WO2015193054A1/de

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B23/00Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor
    • B24B23/02Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor with rotating grinding tools; Accessories therefor
    • B24B23/028Angle tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0032Arrangements for preventing or isolating vibrations in parts of the machine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/02Driving main working members
    • B23Q5/04Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
    • B23Q5/043Accessories for spindle drives
    • B23Q5/045Angle drives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B23/00Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/26Accessories, e.g. stops
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25FCOMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/001Gearings, speed selectors, clutches or the like specially adapted for rotary tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25FCOMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/006Vibration damping means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/202Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints
    • F16D3/205Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part
    • F16D3/2052Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part having two pins
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/44Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected the intermediate member being connected to the coupling parts by ridges, pins, balls, or the like guided in grooves or between cogs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/22Vibration damping
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/72Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members with axially-spaced attachments to the coupling parts

Definitions

  • the invention relates to a motor-driven machine tool with a drive motor whose motor shaft is driven in rotation, with a tool drive shaft which is driven to rotate or oscillate about its longitudinal axis, and with a coupling drive for converting the rotational movement of the motor shaft into a drive movement of the tool drive shaft, and with a coupling between the motor shaft and the tool drive shaft.
  • Such a machine tool is known from JP-62074564 A.
  • This is an angle grinder in which a coupling with two universal joints and a sliding joint is provided between the motor shaft and the tool drive shaft. In combination with a damping element on the housing should In this case, a vibration reduction can be achieved.
  • the known arrangement is relatively complicated and suitable only for angle grinder.
  • the tool drive shaft can be driven to oscillate about its longitudinal axis.
  • oscillating machine tools are used in a variety of ways for grinding, cutting, sawing, etc.
  • motor shafts and the tool drive shaft are not aligned concentrically or axially parallel to each other, so unilateral stresses of the bearings, and it may possibly over time come to overloads, premature defects or failures.
  • the rotating drive movement of the motor shaft is converted by a suitable coupling drive in an oscillating drive movement of the tool drive shaft.
  • This can lead to a relative movement between the drive motor and the coupling drive by a vibration decoupling or damping. Also in this case, a concentric and axially parallel alignment of the motor shaft and tool drive shaft is thus no longer possible.
  • the present invention seeks to provide a machine tool that reduces oscillations and minimizes the burden on the storage and the coupling drive between the motor shaft and the tool drive shaft.
  • the object of the invention is achieved in this way.
  • the coupling comprises a coupling shaft which is coupled on a drive shaft to the motor shaft via a first articulated connection, and which is connected on a driven side via a second articulated connection. is coupled to the coupling drive, wherein between the drive side and the output side at least one sliding joint connection is provided.
  • angular errors and changes in position between the motor shaft and the tool drive shaft or the interposed coupling drive can be compensated.
  • a design-related offset or angle error between the motor axis with respect to a concentric or axis-parallel alignment with the tool drive shaft can be tolerated.
  • the first hinge connection may comprise, for example, a first ball head which is guided on an inner surface of the coupling shaft and which drives the coupling shaft via a drive pin
  • the second hinge connection comprises a second guided on an inner surface of the coupling shaft ball head, of the coupling shaft is driven by a driven pin
  • the coupling shaft is designed as a hollow shaft.
  • the elastic member may further be formed as a sleeve which is received in the coupling shaft.
  • the sleeve may be enclosed by an inner surface of the coupling shaft and the first and second ball head may be guided on the inner surface of the sleeve.
  • the elastic element may consist of a rubber material, a thermoplastic material, a felt material, a foam material, in particular of a PU foam. On the one hand, this ensures a sufficiently long lasting On the other hand, felt can serve as a lubricant carrier and reduce wear.
  • the drive bolt and the driven bolt are each guided with their ends in slots in a wall of the coupling shaft longitudinally displaceable.
  • the slots in the wall of the coupling shaft slots are assigned in the elastic element, which are formed narrower than the slots in the wall.
  • the bolts can be transmitted with their ends normally the torque on the edges of the slots in the elastic element, whereby additional damping is given.
  • the slots in the wall of the coupling shaft 0.5 to 2 millimeters, preferably 0.8 to 1, 5 millimeters, more preferably about 1 millimeter wider than the slots in the elastic element.
  • a housing is provided with a motor housing portion for receiving the drive motor and with a gear housing portion for receiving the tool drive shaft and preferably the coupling drive, wherein the motor housing portion and the gear housing portion relative to each other are movable, preferably yielding, interconnected ,
  • the elastic element for vibration decoupling between the coupling drive and the drive motor may be formed.
  • the coupling drive on an eccentric coupling drive for implementing a rotary drive movement of the motor shaft in an oscillating movement of the tool drive shaft about its longitudinal axis.
  • the tool drive shaft is driven in rotation, wherein the machine is designed as an angle grinder, wherein the coupling drive is designed as an angular gear, in particular as a bevel gear.
  • Fig. 1 is a partial longitudinal section of a machine tool according to the invention with an oscillating driven tool drive shaft;
  • FIG. 2 shows a first perspective view of the coupling according to FIG. 1 in an enlarged illustration
  • FIG. 3 shows a second perspective view of the coupling according to FIG. 1 in an enlarged view
  • Fig. 4 is an enlarged longitudinal section through the coupling according to FIGS. 2 and 3 and
  • Fig. 5 is a simplified schematic representation of an alternative embodiment of the invention as an angle grinder.
  • a first embodiment of a machine tool according to the invention is generally designated by the numeral 10. It is an oscillatingly driven machine tool 10 with a motor housing 12, in which a drive motor 14 is received, and with a transmission housing 13, in which a Tool drive shaft 24 is received. A rotational movement of the motor shaft 18 is converted by a coupling 22 and an associated coupling drive 20 in an oscillating driven drive movement of the tool drive shaft 24 about its longitudinal axis 25.
  • a tool holder 43 is provided, to which an associated tool, e.g. a grinding, cutting or sawing tool, fixed with a securing element 16 and (not shown) by means of a quick-clamping device with the aid of a clamping lever 26 can be clamped.
  • an associated tool e.g. a grinding, cutting or sawing tool
  • the tool drive shaft 24 is supported by means of two bearings 38, 40 on the transmission housing 13.
  • the drive motor 14 drives via its motor shaft 18 a coupling 22, with a first articulated connection 44 on the side of the motor shaft 18 and with a second articulated connection 46 on the output side.
  • the second articulated connection 46 is connected to an eccentric shaft 34, which is part of a coupling drive 20 in the form of an eccentric coupling drive, which drives the tool drive shaft 24 in an oscillating manner.
  • an eccentric bearing 36 On an eccentric at the end of the eccentric shaft 34, an eccentric bearing 36 is held. At the eccentric bearing 36 engages an eccentric lever with a U-shaped fork (not shown), the other end is rotatably connected to the tool drive shaft 24.
  • the coupling 22 has a hollow cylindrical coupling shaft 42 which is driven via a first articulation 44 of the motor shaft 18 and which drives the eccentric shaft 34 via a second articulated connection 46.
  • an elastic member 52 is held in the form of a sleeve, which consists for example of PU foam.
  • the first articulated connection 44 has a first ball head 45, which is rigidly and non-rotatably connected to the end of the motor shaft 18.
  • the first ball head 45 is penetrated by a drive pin 54, which are guided in associated slots 58 in the lateral surface of the coupling shaft 42 and the elastic member 52.
  • the first ball head 45 is guided on the inner surface of the elastic member 52.
  • the second hinge 46 has a second ball head 47 which is connected to the tool drive shaft 24 and which is also guided on the inner surface of the elastic member 52.
  • the second ball head 47 is penetrated by a driven bolt 56, whose two ends are guided longitudinally displaceably in associated slots 60 in the lateral surface of the coupling shaft 42 and the elastic member 52.
  • the second ball head 47 is rigidly and non-rotatably connected to the eccentric shaft 34.
  • the coupling 22 allows an angular offset and a change in position between the motor shaft 18 and the eccentric shaft 34. Furthermore, the coupling 22 as a result of the elastic member 52 has an integrated damping.
  • the coupling 22 enables flexible compensation.
  • the eccentric shaft 34 and the motor shaft 18 angularly or positionally offset from each other to order.
  • the slots 58, 60 in the lateral surface of the coupling shaft 42 are slightly wider than the associated slots in the elastic member 52, preferably by an amount of about 1 millimeter. In this way, additional damping in the direction of the torque transmission can be effected, if normally the torque transmission takes place only via the slots of the elastic element. Only with heavy load on the rated torque beyond the torque transmission takes place by abutment of the bolt ends at the edges of the slots 58, 60 in the lateral surface of the coupling shaft 42. Thus, in the event of an overload torque transmission is ensured while damage to the elastic member 52 can be avoided.
  • the coupling drive 20a received in the gear head 58 is constructed as a bevel gear angle gear.
  • the mounted by means of two bearings 38, 40 tool drive shaft 24 is thus driven in rotation.
  • the engine le 18 of the drive motor 14 drives a mounted by means of two bearings 28, 30 intermediate shaft 34a via a coupling 22 according to the previously described with reference to FIGS. 2 to 4 embodiment.
  • On the intermediate shaft 34a is a pinion gear in the form of a bevel gear that drives an associated driven gear in the form of a bevel gear on the tool drive shaft 24.
  • the additional coupling 22 serves to reduce vibrations that may occur during operation of the angle grinder.
  • the clutch 22 makes it possible to use an angular or positional offset between the motor shaft 18 and the intermediate shaft 34a.
  • the coupling drive 20a could be formed with the bevel gear in an angle deviating from 90 °.
  • the clutch 22 allows positional and angular changes between the drive shaft 24 and the motor shaft 18 during operation. It is therefore useful to provide a certain flexibility in the storage of the coupling drive 20 or 20a or the tool drive shaft 24 or motor shaft 18 to allow compensating movements that may arise during operation. It is sufficient for this purpose to provide a certain flexibility between the motor housing 12 and the gear housing 13.
  • additional damping elements for vibration damping in the transition region between the motor housing 12 and the transmission housing 13 may be provided.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

Eine motorisch angetriebene Werkzeugmaschine weist einen Antriebsmotor (16) auf, dessen Motorwelle (18) rotierend angetrieben ist, mit einer Werkzeugantriebswelle (24), die um ihre Längsachse (25) rotierend oder oszillierend angetrieben ist, und mit einem Koppeltrieb (20) zur Umsetzung der Drehbewegung der Motorwelle (18) in eine Antriebsbewegung der Werkzeugantriebswelle (24). Ferner ist eine Kupplung (22) mit einem elastischen Element (52) zum Ausgleich einer Relativbewegung oder eines Winkelversatzes zwischen Motorwelle (18) und Werkzeugantriebswelle (24) vorgesehen.

Description

Werkzeugmaschine
[0001] Die Erfindung betrifft eine motorisch angetriebene Werkzeugmaschine mit einem Antriebsmotor, dessen Motorwelle rotierend angetrieben ist, mit einer Werkzeugantriebswelle, die um ihre Längsachse rotierend oder oszillierend angetrieben ist, und mit einem Koppeltrieb zur Umsetzung der Drehbewegung der Motorwelle in eine Antriebsbewegung der Werkzeugantriebswelle, und mit einer Kupplung zwischen Motorwelle und Werkzeugantriebswelle.
[0002] Eine derartige Werkzeugmaschine ist aus der JP- 62074564 A bekannt. Es handelt sich hierbei um einen Winkelschleifer, bei dem zwischen Motorwelle und Werkzeugantriebswelle eine Kupplung mit zwei Kardangelenken und einem Schiebegelenk vorgesehen ist. In Kombination mit einem Dämpfungselement am Gehäuse soll hierbei eine Vibrationsreduzierung erreicht werden. Die bekannte Anordnung ist relativ aufwendig aufgebaut und lediglich für Winkelschleifer geeignet.
[0003] Darüber hinaus sind in den letzten Jahren mehr und mehr Maschinen mit oszillierender Antriebsbewegung der Werkzeugantriebswelle gebräuchlich, wobei die Werkzeugantriebswelle oszillierend um ihre Längsachse angetrieben sein kann. Derartige oszillierende Werkzeugmaschinen werden in vielfältiger Weise zum Schleifen, Schneiden, Sägen usw. eingesetzt.
[0004] Insbesondere bei oszillierend angetriebenen Werkzeugmaschinen, aber auch bei bestimmten Werkzeugmaschinen mit rotierend angetriebener Werkzeugantriebswelle, wie bei Winkelschleifern, besteht das Problem, dass Vibrationen auftreten können, die sich nachteilig auf die Lebensdauer der Maschine auswirken und vom Benutzer als nachteilig empfunden werden.
[0005] Sind die Motorwellen und die Werkzeugantriebswelle nicht konzentrisch oder achsparallel zueinander ausgerichtet, so ergeben sich einseitige Beanspruchungen der Lager, und es kann ggf. im Laufe der Zeit zu Überlastungen, zu vorzeitigen Defekten oder Ausfällen kommen.
[0006] Bei oszillierend angetriebenen Werkzeugmaschinen wird die rotierende Antriebsbewegung der Motorwelle durch einen geeigneten Koppeltrieb in eine oszillierende Antriebsbewegung der Werkzeugantriebswelle umgesetzt. Hierbei kann es durch eine Vibrationsentkopplung oder Dämpfung zu einer Relativbewegung zwischen dem Antriebsmotor und dem Koppeltrieb kommen. Auch in diesem Fall ist eine konzentrische und achsparallele Ausrichtung von Motorachse und Werkzeugantriebswelle somit nicht mehr möglich.
[0007] Aus der EP 2 139 647 B1 ist eine oszillierend angetriebene Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt, bei der zwischen der Antriebswelle und der Motorantriebswelle ein Längenausgleich etwa unter Verwendung eines sternförmigen Profils vorgesehen ist, das in eine Bohrung mit entsprechender Profilierung eingreift.
[0008] Mit einer derartigen Ausführung wird allerdings nur ein Längenausgleich im Bereich des Antriebsstrangs ermöglicht.
[0009] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die Oszillationen reduziert und die Belastungen für die Lagerung und den Koppeltrieb zwischen Motorwelle und Werkzeugantriebswelle möglichst gering hält.
[0010] Diese Aufgabe wird bei einer Werkzeugmaschine gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kupplung ein elastisches Element aufweist.
[0011] Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise gelöst.
[0012] Auf diese Weise wird eine Dämpfungswirkung unmittelbar in die Kupplung integriert. Die Auswirkung von Toleranzunterschieden wird minimiert, und es wird eine wirksame Dämpfung von Oszillationen insbesondere bei der Verwendung von Oszillationsantrieben gewährleistet
[0013] Erfindungsgemäß wird durch das elastische Element der Kupplung die Gefahr von Vibrationen deutlich reduziert. Außerdem wird die Gefahr von Überlastungen der Lagerstellen und des Materials im Antriebsstrang deutlich reduziert. Bei vibrationsent- koppelten Werkzeugmaschinen mit oszillierend angetriebener Werkzeugantriebswelle wird die Gefahr von Überlastungen der Lagerstellen deutlich reduziert und gleichzeitig die Vibrationsbelastung beschränkt.
[0014] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Kupplung eine Kupplungswelle, die auf einer Antriebswelle mit der Motorwelle über eine erste Gelenkverbindung gekoppelt ist, und die auf einer Abtriebsseite über eine zweite Gelenkverbin- dung mit dem Koppeltrieb gekoppelt ist, wobei zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite mindestens eine Schiebegelenkverbindung vorgesehen ist.
[0015] Mit einer derartigen Ausführung können Winkelfehler und Lageveränderungen zwischen der Motorwelle und der Werkzeugantriebswelle bzw. dem dazwischen angeordneten Koppeltrieb ausgeglichen werden. Ein bauartbedingter Versatz oder Winkelfehler zwischen Motorachse gegenüber einer konzentrischen oder achsparallelen Ausrichtung zur Werkzeugantriebswelle kann toleriert werden.
[0016] Hierbei kann die erste Gelenkverbindung etwa einen ersten Kugelkopf umfassen, der an einer Innenoberfläche der Kupplungswelle geführt ist und der die Kupplungswelle über einen Antriebsbolzen antreibt, wobei die zweite Gelenkverbindung einen zweiten an einer Innenoberfläche der Kupplungswelle geführten Kugelkopf umfasst, der von der Kupplungswelle über einen Abtriebsbolzen angetrieben ist.
[0017] Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführung ist die Kupplungswelle als Hohlwelle ausgeführt.
[0018] Das elastische Element kann ferner als Hülse ausgebildet sein, die in der Kupplungswelle aufgenommen ist.
[0019] Weiterhin kann die Hülse von einer Innenoberfläche der Kupplungswelle umschlossen sein und der erste und zweite Kugelkopf an der Innenoberfläche der Hülse geführt sein.
[0020] Durch diese Merkmale ist eine wirksame Dämpfung unmittelbar durch das elastische Element und ein einfacher Aufbau gewährleistet.
[0021] Das elastische Element kann aus einem Gummiwerkstoff, einem thermoplastischen Werkstoff, aus einem Filzwerkstoff, einem Schaumwerkstoff, insbesondere aus einem PU-Schaum bestehen. Dies gewährleistet einerseits eine ausreichend dauer- hafte Wirkung, andererseits kann Filz als Schmierstoffträger dienen und den Verschleiß mindern.
[0022] Vorzugsweise sind der Antriebsbolzen und der Abtriebsbolzen jeweils mit ihren Enden in Schlitzen in einer Wand der Kupplungswelle längsverschieblich geführt.
[0023] Mit diesen Maßnahmen wird eine einfache Ausgestaltung der Kupplung ermöglicht, die sowohl einen Winkelversatz als auch einen Lageversatz zwischen Motorwelle und Werkzeugantriebswelle bzw. zwischen Motorwelle und Koppelgetriebe ausgleicht.
[0024] Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführung sind den Schlitzen in der Wand der Kupplungswelle Schlitze im elastischen Element zugeordnet sind, die enger ausgebildet sind als die Schlitze in der Wand.
[0025] Somit können die Bolzen mit ihren Enden im Normalfall das Drehmoment über die Kanten der Schlitze im elastischen Element übertragen, wodurch eine zusätzliche Dämpfung gegeben ist.
[0026] Lediglich im Falle einer Belastung des Antriebs über das Nenndrehmoment hinaus schlagen die Bolzen mit ihren Enden an den Kanten der Schlitze in der Wand der Kupplungswelle an. Somit können auch deutlich höhere Drehmomente übertragen werden, allerdings dann ungedämpft. Eine Gefahr der Überlastung oder Beschädigung des elastischen Elements besteht hierbei nicht.
[0027] Vorzugsweise sind hierbei die Schlitze in der Wand der Kupplungswelle 0,5 bis 2 Millimeter, vorzugsweise 0,8 bis 1 ,5 Millimeter, besonders bevorzugt etwa 1 Millimeter breiter als die Schlitze im elastischen Element.
[0028] Dies ermöglicht eine besonders günstige Abstimmung zwischen Dämpfung und ausreichend hoher Drehmomentübertragung. [0029] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Gehäuse vorgesehen, mit einem Motorgehäuseabschnitt zur Aufnahme des Antriebsmotors und mit einem Getriebegehäuseabschnitt zur Aufnahme der Werkzeugantriebswelle und vorzugsweise des Koppeltriebs, wobei der Motorgehäuseabschnitt und der Getriebegehäuseabschnitt relativ zueinander beweglich, vorzugsweise nachgiebig, miteinander verbunden sind.
[0030] Ferner kann das elastische Element zur Vibrationsentkopplung zwischen dem Koppeltrieb und dem Antriebsmotor ausgebildet sein.
[0031] Sind Relativbewegungen zwischen der Werkzeugantriebswelle und dem Antriebsmotor möglich, so werden weniger Vibrationen auf den Antriebsmotor übertragen. Wird die Werkzeugmaschine mit der Hand im Bereich des Motorgehäuses gehalten, so werden deutlich weniger Vibrationen auf den Benutzer übertragen. Die Reduzierung von Vibrationen an Antriebsmotor und damit verbundenem Akkumulator wirkt sich auch vorteilhaft auf die Lebensdauer aus.
[0032] Ausgleichsbewegungen zwischen Antriebsmotor und Werkzeugantriebswelle oder Koppeltrieb bzw. zwischen dem Getriebegehäuse und dem Motorgehäuse werden durch die Kupplung aufgefangen.
[0033] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Koppeltrieb einen Exzenterkoppeltrieb zur Umsetzung einer rotierenden Antriebsbewegung der Motorwelle in eine oszillierende Bewegung der Werkzeugantriebswelle um ihre Längsachse auf.
[0034] In alternativer Weise der Erfindung ist die Werkzeugantriebswelle rotierend angetrieben, wobei die Maschine als Winkelschleifer ausgebildet ist, bei dem der Koppeltrieb als Winkelgetriebe, insbesondere als Kegelradgetriebe ausgebildet ist. [0035] Auch bei einer derartigen Ausführung ergeben sich die Vorteile der Erfindung durch Reduzierung der Lagerbelastung und den möglichen Ausgleich von Vibrationen, die während des Betriebs auftreten können.
[0036] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
[0037] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 Einen Teil-Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit einer oszillierend angetriebenen Werkzeugantriebswelle;
Fig. 2 eine erste perspektivische Ansicht der Kupplung gemäß der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;
Fig. 3 eine zweite perspektivische Ansicht der Kupplung gemäß der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;
Fig. 4 einen vergrößerten Längsschnitt durch die Kupplung gemäß der Fig. 2 und 3 und
Fig. 5 eine vereinfachte schematische Darstellung einer alternativen Ausführung der Erfindung als Winkelschleifer.
[0038] In Fig. 1 ist eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet. Es handelt sich um eine oszillierend angetriebene Werkzeugmaschine 10 mit einem Motorgehäuse 12, in dem ein Antriebsmotor 14 aufgenommen ist, und mit einem Getriebegehäuse 13, in dem eine Werkzeugantriebswelle 24 aufgenommen ist. Eine Drehbewegung der Motorwelle 18 wird über eine Kupplung 22 und einen zugeordneten Koppeltrieb 20 in eine oszillierend angetriebene Antriebsbewegung der Werkzeugantriebswelle 24 um ihre Längsachse 25 umgesetzt.
[0039] Am äußeren Ende der Werkzeugantriebswelle 24, das aus dem Getriebegehäuse 13 nach außen hervorsteht, ist eine Werkzeugaufnahme 43 vorgesehen, an der ein zugeordnetes Werkzeug, z.B. ein Schleif-, Schneid- oder Sägewerkzeug, mit einem Sicherungselement 16 befestigt und mit Hilfe einer Schnellspanneinrichtung (nicht dargestellt) unter Zuhilfenahme eines Spannhebels 26 gespannt werden kann.
[0040] Die Werkzeugantriebswelle 24 ist mit Hilfe zweier Lager 38, 40 am Getriebegehäuse 13 gelagert.
[0041] Der Antriebsmotor 14 treibt über seine Motorwelle 18 eine Kupplung 22 an, mit einer ersten Gelenkverbindung 44 auf der Seite der Motorwelle 18 und mit einer zweiten Gelenkverbindung 46 auf der Abtriebsseite.
[0042] Die zweite Gelenkverbindung 46 ist mit einer Exzenterwelle 34 verbunden, die Teil eines Koppeltriebs 20 in Form eines Exzenterkoppeltriebs ist, die die Werkzeugantriebswelle 24 oszillierend antreibt.
[0043] Auf einem Exzenter am Ende der Exzenterwelle 34 ist ein Exzenterlager 36 gehalten. Am Exzenterlager 36 greift ein Exzenterhebel mit einer U-förmig ausgebildeten Gabel an (nicht dargestellt), dessen anderes Ende mit der Werkzeugantriebswelle 24 drehfest verbunden ist.
[0044] Auf diese Weise wird eine Exzenterbewegung des Exzenterlagers 36 in eine oszillierende Bewegung der Werkzeugantriebswelle 24 um ihre Längsachse 25 umgesetzt. [0045] Der Exzenterkoppeltrieb 20 und die Werkzeugantriebswelle 24 sind vibrationsmäßig vom Antriebsmotor 14 entkoppelt. Hierzu sind das Motorgehäuse 12 und das Getriebegehäuse 13 nachgiebig miteinander verbunden.
[0046] Auf diese Weise wird die Übertragung von Vibrationen von der Werkzeugantriebswelle 24 und dem Koppeltrieb 20 auf den Antriebsmotor 14 verringert. Ein Benutzer, der die Werkzeugmaschine 10 am Motorgehäuse 12 hält, erfährt wesentlich weniger Vibrationen.
[0047] Die nähere Ausgestaltung der zwischen dem Koppeltrieb 20 und dem Antriebsmotor 14 vorgesehenen Kupplung 22 ist aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich.
[0048] Die Kupplung 22 weist eine hohlzylindrische Kupplungswelle 42 auf, die über eine erste Gelenkverbindung 44 von der Motorwelle 18 angetrieben wird und die die Exzenterwelle 34 über eine zweite Gelenkverbindung 46 antreibt.
[0049] In der Kupplungswelle 42 ist ein elastisches Element 52 in Form einer Hülse gehalten, das beispielsweise aus PU-Schaum besteht.
[0050] Die erste Gelenkverbindung 44 weist einen ersten Kugelkopf 45 auf, der starr und drehfest mit dem Ende der Motorwelle 18 verbunden ist. Der erste Kugelkopf 45 ist von einem Antriebsbolzen 54 durchsetzt, der in zugeordneten Schlitzen 58 in der Mantelfläche der Kupplungswelle 42 und des elastischen Elements 52 geführt sind. Der erste Kugelkopf 45 ist an der Innenoberfläche des elastischen Elements 52 geführt.
[0051] Die zweite Gelenkverbindung 46 weist einen zweiten Kugelkopf 47 auf, der mit der Werkzeugantriebswelle 24 verbunden ist und der gleichfalls an Innenoberfläche des elastischen Elements 52 geführt ist. Der zweite Kugelkopf 47 ist von einem Abtriebsbolzen 56 durchsetzt, dessen beide Enden in zugeordneten Schlitzen 60 in der Mantelfläche der Kupplungswelle 42 und des elastischen Elements 52 längsverschieblich geführt sind. Der zweite Kugelkopf 47 ist mit der Exzenterwelle 34 starr und drehfest verbunden. [0052] Die Kupplung 22 erlaubt einen Winkelversatz und eine Lageveränderung zwischen der Motorwelle 18 und der Exzenterwelle 34. Ferner weist die Kupplung 22 in Folge des elastischen Elements 52 eine integrierte Dämpfung auf.
[0053] Sollte sich also etwa infolge von Vibrationen eine präzise Ausrichtung zwischen der Exzenterwelle 34 und der Motorwelle 18 verändern, so ermöglicht die Kupplung 22 einen flexiblen Ausgleich. Gleichfalls ist es denkbar, die Exzenterwelle 34 und die Motorwelle 18 winkelmäßig oder lagemäßig versetzt zueinander anzuordnen.
[0054] Vorzugsweise sind die Schlitze 58, 60 in der Mantelfläche der Kupplungswelle 42 etwas breiter als die zugeordneten Schlitze im elastischen Element 52, vorzugsweise um einen Betrag von etwa 1 Millimeter. Auf dies Weise kann eine zusätzliche Dämpfung in Richtung der Drehmomentübertragung bewirkt werden, wenn im Normalfall die Drehmomentübertragung nur über die Schlitze des elastischen Elements erfolgt. Erst bei stärkerer Belastung über das Nenndrehmoment hinaus erfolgt die Drehmomentübertragung durch Anschlag der Bolzenenden an den Kanten der Schlitze 58, 60 in der Mantelfläche der Kupplungswelle 42. Somit ist im Falle einer Überlast eine Drehmomentübertragung gewährleistet, während Beschädigungen des elastischen Elements 52 vermieden werden.
[0055] In Fig. 5 ist eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine dargestellt und insgesamt mit 10a bezeichnet. Dabei werden für entsprechende Teile entsprechende Bezugsziffern verwendet, die teilweise durch "a" ergänzt sind.
[0056] Es handelt sich hierbei um eine Ausgestaltung der Werkzeugmaschine in Form eines Winkelschleifers mit einem Getriebekopf, einem seitlichen Handgriff zum Halten der Maschine, und mit einer üblichen Schutzhaube, die als Berstschutz für ein Werkzeug in Form einer Schleif- oder Trennscheibe dient.
[0057] Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist hierbei der im Getriebekopf 58 aufgenommene Koppeltrieb 20a als Kegelrad-Winkelgetriebe aufgebaut. Die mittels zweier Lager 38, 40 gelagerte Werkzeugantriebswelle 24 ist somit rotierend angetrieben. Die Motorwel- le 18 des Antriebsmotors 14 treibt eine mittels zweier Lager 28, 30 gelagerte Zwischenwelle 34a über eine Kupplung 22 gemäß der zuvor anhand von Fig. 2 bis 4 beschriebenen Ausgestaltung an. An der Zwischenwelle 34a befindet sich ein Antriebsritzel in Form eines Kegelzahnrads, das ein zugeordnetes Abtriebsrad in Form eines Kegelzahnrads auf der Werkzeugantriebswelle 24 antreibt.
[0058] Auch bei dieser Ausführung dient die zusätzliche Kupplung 22 zur Reduzierung von Vibrationen, die beim Betrieb des Winkelschleifers auftreten können.
Außerdem ermöglicht es die Kupplung 22, einen Winkel- oder Lageversatz zwischen der Motorwelle 18 und der Zwischenwelle 34a zu verwenden. Auch könnte der Koppeltrieb 20a mit dem Kegelradgetriebe in einem von 90° abweichenden Winkel ausgebildet sein.
[0059] Die Kupplung 22 erlaubt Lage- und Winkelveränderungen zwischen der Antriebswelle 24 und der Motorwelle 18 im Betrieb. Es ist daher sinnvoll, eine gewisse Nachgiebigkeit in der Lagerung etwa des Koppeltriebs 20 bzw. 20a oder der Werkzeugantriebswelle 24 oder Motorwelle 18 vorzusehen, um Ausgleichsbewegungen zuzulassen, die sich während des Betriebs ergeben können. Es reicht hierzu aus, eine gewisse Nachgiebigkeit zwischen dem Motorgehäuse 12 und dem Getriebegehäuse 13 vorzusehen. Vorteilhaft können jedoch zusätzliche Dämpfungselemente zur Vibrationsdämpfung im Übergangsbereich zwischen Motorgehäuse 12 und dem Getriebegehäuse 13 vorgesehen sein.
[0060] Durch die elastische Ausgestaltung der Kupplung 22 ist eine Dämpfungsfunktion in die Kupplung selbst integriert. Außerdem werden Toleranzunterschiede bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen.

Claims

Patentansprüche
Motorisch angetriebene Werkzeugmaschine mit einem Antriebsmotor (14), dessen Motorwelle (18) rotierend angetrieben ist, mit einer Werkzeugantriebswelle (24), die um ihre Längsachse (25) rotierend oder oszillierend angetrieben ist, und mit einem Koppeltrieb (20) zur Umsetzung der Drehbewegung der Motorwelle (18) in eine Antriebsbewegung der Werkzeugantriebswelle (24), und mit einer Kupplung (22) zwischen Motorwelle (18) und Werkzeugantriebswelle (24), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (22) ein elastisches Element (52) aufweist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (22) eine Kupplungswelle (42) umfasst, die auf einer Antriebsseite mit der Motorwelle (18) über eine erste Gelenkverbindung (44) gekoppelt ist, und die auf einer Abtriebsseite über eine zweite Gelenkverbindung (46) mit dem Koppeltrieb (20) gekoppelt ist, und dass zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite mindestens eine Schiebegelenkverbindung (48, 54, 56, 60) vorgesehen ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gelenkverbindung (44) einen ersten Kugelkopf (45) umfasst, der an der Kupplungswelle (42) geführt ist und der die Kupplungswelle (42) über einen Antriebsbolzen (54) antreibt, und dass die zweite Gelenkverbindung (46) einen zweiten an der Kupplungswelle (42) geführten Kugelkopf (47) umfasst, der von der Kupplungswelle (42) über einen Abtriebsbolzen (56) angetrieben ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungswelle (42) als Hohlwelle ausgeführt ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (52) als Hülse (52) ausgebildet ist, die in der Kupplungswelle (42) aufgenommen ist.
6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (52) von der Innenoberfläche der Kupplungswelle (42) umschlossen ist, und dass der erste und zweite Kugelkopf (45, 47) an der Innenoberfläche der Hülse (52) geführt sind.
7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (52) aus einem Gummiwerkstoff, einem thermoplastischen Werkstoff, aus einem Filzwerkstoff, einem Schaumwerkstoff, vorzugsweise aus einem PU-Schaum, besteht.
8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen (54, 56) in Schlitzen (58, 60) in einer Wand der Kupplungswelle (42) längsverschieblich geführt sind.
9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Schlitzen (58, 60) in der Wand der Kupplungswelle (42) Schlitze im elastischen Element (52) zugeordnet sind, die enger ausgebildet sind als die Schlitze (58, 60) in der Wand.
10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (58, 60) in der Wand 0,5 bis 2 Millimeter, vorzugsweise 0,8 bis 1 ,5 Millimeter, besonders bevorzugt etwa 1 Millimeter breiter sind als die Schlitze im elastischen Element (52).
1 1 . Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (12) vorgesehen ist, mit einem Motorgehäuseabschnitt (12) zur Aufnahme des Antriebsmotors (14), und mit einem Getriebegehäuseabschnitt (13) zur Aufnahme der Werkzeugantriebswelle (24) und vorzugsweise des Koppeltriebs (20, 20a), wobei der Motorgehäuseabschnitt (12) und der Getriebegehäuseabschnitt (13) relativ zueinander beweglich, vorzugsweise nachgiebig, miteinander verbunden sind.
12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (52) zur Vibrationsentkopplung zwischen dem Koppeltrieb (20, 20a) und dem Antriebsmotor (14) ausgebildet ist.
13. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppeltrieb (20) einen Exzenterkoppeltrieb (32) zur Umsetzung einer rotierenden Antriebsbewegung der Motorwelle (18) in eine oszillierende Bewegung der Werkzeugantriebswelle (24) um ihre Längsachse (25) aufweist.
14. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugantriebswelle (24) rotierend angetrieben ist, und dass die Maschine als Winkelschleifer (10a) ausgebildet ist, bei dem der Koppeltrieb (20a) als Winkelgetriebe, insbesondere als Kegelradgetriebe ausgebildet ist.
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